脱硫除雾器共36页

脱硫除雾器1华北电力大学（保定）动力系一、脱硫除雾器的作用 雾的来源雾的来源：湿法脱硫（现在电厂的主流脱硫方式），吸收塔在运行过程中，易产生粒径为10-60微米的雾。雾的成分雾的成分：水分，它还溶有硫酸、硫酸盐、SO2等。雾的危害雾的危害：如不妥善解决，任何进入烟囱的“雾”，会携带SO2排放到大气中，同时也造成风机、热交换器及烟道的玷污和严重腐蚀。因此，湿法脱硫工艺上对吸收设备提出除雾的要求，被净化的气体在离开吸收塔之前要除雾。2石灰石-石膏湿法脱硫系统吸收塔内部结构 湿法脱硫系统工艺原理 在制浆池内加入石灰和水，配成石灰浆液，用泵送入吸收塔浆液段，再由循环泵送至低压喷嘴喷淋烟气，以此循环。除尘后的烟气从塔底进入吸收塔，在吸收塔内部烟气与喷淋浆液进行逆向接触，从而脱除SO2。石灰浆液在吸收SO2后成为含有亚硫酸钙和亚硫酸氢钙的混合液，塔内鼓入空气进行氧化，生成的石膏浆液排出，后经过滤得到固体石膏，上层清夜返回制浆池中。3二、除雾器的基本工作原理 除雾器是依靠烟气中液滴的惯性作用和重力作用为工作原理。当带有液滴的烟气以一定的速度通过除雾器通道时，由于烟道本身弯曲的特殊结构，迫使烟气在运动过程中连续地改变方向，使烟气流在惯性力和离心力的作用下实现气液分离，部分液滴被甩到除雾器叶片时被收集，当液滴在除雾器叶片上越聚越多，汇集到一定程度时，在自身重力的作用下向下运动回到洗涤池。而残留在除雾器叶片上的固体物质经过冲洗也被回收到洗涤池里。4脱硫除雾器工作原理图56三、除雾器的组成 脱硫系统中的除雾器通常由2 部分组成,即除雾器本体及冲洗系统。71、除雾器本体 除雾器本体由除雾器叶片、卡具、夹具、支架等按一定的结构形式组装而成。其作用是捕集烟气中的液滴及少量的粉尘,减少烟气带水,防止风机振动。8除雾器叶片结构 除雾器叶片是组成除雾器的最基本、最重要的元件,其性能的优劣对整个除雾系统的运行有着至关重要的影响。除雾器叶片通常由高分子材料(如聚丙稀、FRP(玻璃钢即树脂加玻纤等)或不锈钢，两大类材料制作而成。主要考虑材料的强度，耐温性，耐磨损腐蚀性，价格等 除雾器叶片种类繁多。按几何形状可分为折线型(a、d)和流线型(b、c)。9 a 型叶片结构简单,加工制作方便,易冲洗,适用于各种材质;b、c 型叶片临界流速（除雾器特性参数）较高,易清洗,目前在大型脱硫设备中使用较多;d 型叶片除雾效率高,但清洗困难,使用场合受限制。10除雾器整体布置形式11相比于水平板型布置方式，人字型V字型除雾器的设计流速大，经波纹板碰撞下来的雾滴可集中流下，减轻产生烟气再次夹带雾滴现象，除雾面积也比水平式大，因此除雾效率高。2、除雾器冲洗系统 除雾器冲洗系统主要由冲洗喷嘴、冲洗泵、管路、阀门、压力仪表及电气控制部分组成。除雾器冲洗系统的作用是定期冲洗掉除雾器板片上捕集的浆体、固体沉淀物，保持板片清洁、湿润，防止叶片结垢和堵塞流道。另外除雾器冲洗水还是吸收塔的主要补加水,是系统水平衡中的重要部分。除雾器一般尽可能采用双面冲洗的布置形式。12四、除雾器的主要参数 1-除雾器性能参数 2-除雾器的特性参数 3-除雾器的主要设计参数131、除雾器性能参数(1)除雾效率 指除雾器在单位时间内捕集到的液滴质量与进入除雾器液滴质量的比值。除雾效率是考核除雾器性能的关键指标。影响除雾效率的因素很多,主要包括:烟气流速、通过除雾器断面气流分布的均匀性、叶片结构、叶片之间的距离及除雾器布置形式等。对于脱硫系统来说，目前将除雾后烟气雾滴的含量作为衡量除雾性能的主要参数。一般要求，一个冲洗周期内通过除雾器的雾滴含量的平均值小于75mg/Nm3。该处的雾滴粒径大于15um时，烟气为标准干烟气。其取样距离为离除雾器距离12m的范围内。14(2)系统压力降 指烟气通过除雾器通道时所产生的压力损失,系统压力降越大,能耗就越高。除雾系统压降的大小主要与烟气流速、叶片结构、叶片间距及烟气带水负荷等因素有关。当除雾器叶片上结垢严重时系统压力降会明显提高,所以通过监测压力降的变化有助把握系统的状行状态,及时发现问题,并进行处理。除雾器的设计核心问题是如何在最小压降情况下保证最大的除雾效率。152、除雾器的特性参数（1）除雾器的临界分离粒径 除雾器临界分离粒径是指除雾器在一定气流流速下能被完全分离捕捉的最小液滴粒径。除雾器利用液滴运动时产生的惯性力进行分离，在一定的气流流速下，粒径大的液滴，其惯性力就大，易分离。当液滴粒径小于一定程度时，除雾器对液滴就失去分离捕捉能力。除雾器临界分离粒径越小，表明除雾器的除雾性能越高。16（2）除雾器临界烟气流速 在一定烟气流速范围内，除雾器对液滴分离的能力随烟气流速增加而提高，但是当烟气流速超过一定数值后除雾能力反而会下降，这一临界烟气流速称为除雾器的临界烟气流速。临界点的出现，主要是因为产生了雾沫的二次夹带所造成的，即分离下来的雾沫，再次融入烟气中，被烟气带走，其原因是：撞在叶片上的液滴由于自身动量过大而破裂、飞溅；气流冲刷叶片表面上的液膜，将其卷起、带走。为了达到一定的除雾效果，烟气流速非常重要，气流最高速度不能超过临界速度，最低速度要保证能达到所要求的最低除雾效率。173、除雾器的主要设计参数(1)烟气流速 烟气流速过高：易造成烟气二次带水,从而降低除雾效率,同时流速高系统阻力大,能耗高。烟气流速过低：不利于气液分离,同样不利于提高除雾效率。根据不同除雾器叶片结构及布置形式,设计流速一般选定在3.5 5.5m/s 之间。18(2)除雾器叶片间距 叶片间距过大：除雾效率低,烟气带水严重,易造成风机故障,导致整个系统非正常停运。叶片间距过小：除加大能耗外,冲洗的效果也有所下降,叶片上易结垢、堵塞。叶片间距根据系统烟气特征(流速、SO2含量、带水负荷、粉尘浓度等)、吸收剂利用率、叶片结构等综合因素进行选取。叶片间距一般设计在20 95mm。19（3)除雾器冲洗水压 冲洗水压低时：冲洗效果差 冲洗水压过高：易增加烟气带水,同时降低叶片使用寿命。除雾器水压一般根据冲洗喷嘴的特征及喷嘴与除雾器之间的距离等因素确定 一般情况下,第1级除雾器的冲洗水压高于第2级除雾器,除雾器正面的水压应控制2.5 105Pa 以内,除雾器背面的冲洗水压应1.0105Pa,具体的数值需根据工程的实际情况确定。20(4)除雾器冲洗水量 选择除雾器冲水量除了需满足除雾器自身的要求外,还需考虑系统水平衡的要求 有些条件下需采用大水量短时间冲洗,有时则采用小水量长时间冲洗,具体冲水量需由工况条件确定(5)冲洗覆盖率 冲洗覆盖率是指冲洗水对除雾器断面的覆盖程度。冲洗覆盖率%=（nh2tan2）/A 100%式中n为喷嘴数量;为喷射扩散角;A为除雾器有效通流面积,m2;h为冲洗喷嘴距除雾器表面的垂直距离,m。根据不同工况条件,冲洗覆盖率一般可以选在100%300%之间。即喷嘴喷射扩散角面积的重叠率。总的要求是整个除雾器断面不能有死角，达到100%冲洗，防止因未冲洗到而造成堵塞，从而造成系统停运。21(6)除雾器冲洗周期。冲洗周期是指除雾器每次冲洗的时间间隔。由于除雾器冲洗期间会导致烟气带水量加大(一般为不冲洗时的35倍)以冲洗不宜过于频繁,但也不能间隔太长,否则易产生结垢现象。除雾器的冲洗周期主要根据烟气特征及吸收剂确定,一般以不超过2h为宜。(7)除雾器的级数 级数的增加，除雾效率增大，而压力损失也随之增大。除雾器的设计要以提高除雾效率和降低阻力损失为宗旨。因此，单纯地追求除雾效率而增加级数，却忽视了气流阻力损失的增加，其结果将使能量的损耗显著增加。现在的WFGD（湿式烟囱排气去硫装置）系统为了提高除雾效果,一般采用两级叶片,第一级为粗除,第二级为精除。22五、除雾器的常见问题 1除雾器的结垢、堵塞、坍塌 2除雾器的热变形坍塌231、除雾器的结垢堵塞坍塌 严重结垢,会引起局部堵塞或整体塌陷,有的甚至将除雾器底部冲洗水管和支撑梁压断。此问题主要出现在一级除雾器,即下部的初级除雾器,使得除雾器局部滑动移位,甚至局部脱落。241.1除雾器结垢的类型（1）湿干垢:多数除雾器结垢都是这种类型，因烟气携带浆液的雾滴被除雾器捕捉后，在环境温度、黏性力和重力的作用下，固体物质与水分逐渐分离而结垢。这类垢较为松软，通过简单的机械清理以及水冲洗的方式即可清除。25（2）结晶垢:在少数情况下，由于雾滴中含有少量亚硫酸钙和未反应完全的石灰石，会继续进行各种化学反应，反应物会黏结在除雾器表面而结垢，然后与烟气中的SO3、飞灰等相互作用会生成类似水泥的硅酸盐，随着运行时间的累积而硬化，即使高压水也难以清除，在烟尘量大时堵塞更快。261.2可能导致结垢的原因1.2.1设计方面 除雾器冲洗水压力不足：除雾器冲洗水压力是指冲洗时入口母管处的压力,一般要求大于0.2Mpa。脱硫系统冲洗水压力偏小,会使得冲洗效果得不到保证。脱硫系统水平衡有问题：特别是机组低负荷运行时表现得比较突出。很多设计将设备和轴承冷却、润滑、密封水全部进入系统,造成吸收塔高液位影响系统水平衡时,运行人员只得停止除雾器冲洗,以防止吸收塔溢流;冲洗压力和流量控制及监测方式不正确：有些系统在除雾器冲洗门前未设置冲洗水的流量和压力测点,不能及时监视和发现阀门内漏及冲洗水压力低,难以保证冲洗效果。除雾器差压不准,形同虚设,起不到监视和报警作用。281.2.2安装质量方面 安装质量较差。表现在扣件松动,除雾器间隙不均匀等;喷嘴位置未进行调整,喷嘴分布不均匀,有的直接对着大梁和塔壁,根本起不到冲洗作用等。1.2.3运行原因 电厂长期低负荷运行或部分烟气脱硫,烟气流速低,系统积灰,引起除雾器和GGH 堵塞,系统阻力增大;冲洗水系统阀门内漏严重,没有及时发现和处理,致使系统水平衡出现问题,吸收塔液位一直维持在高位,除雾器冲洗减少,甚至长时间不冲洗;由于除雾器冲洗阀门反复动作,电动头故障率比较高,防水措施不太好,阀门接线处经常进水,阀门内漏比较严重,使得阀门行程和严密性发生变化,冲洗水压力降低,影响冲洗效果;电厂没有及时发现和处理上述缺陷,也没有定期对除雾器进行检查。这些运行方面的问题导致了除雾器冲洗不干净,浆液积累、结垢,使除雾器超载而塌陷。291.3解决方案1.3.1设计方面 适当提高除雾器冲洗水压力,使其达0.3MPa左右,并且考虑最小再循环流量。除雾器冲洗门前母管设压力和流量测点,工艺水出口母管设流量测点,便于监控阀门内漏和除雾器冲洗效果。压力测点最好设在除雾器冲洗门前母管上,不要装在半空中,对于未单设除雾器冲洗水泵的系统,冲洗门前母管最好设置手动门,便于检修和运行。设备和轴承的冷却、润滑、密封水不要直接进入系统,根据项目具体情况全部收集或排入雨水沟。系统的补给水最好由除雾器冲洗水来补充,尽量避免多余水直接进入系统。30 除雾器支撑的设计应适当考虑加强除雾器叶板的支撑面积,减小除雾器格栅板之间的空隙,以加强稳定性,避免除雾器局部侧部滑出支撑梁。优化设计或更换除雾器差压(通过上下除雾器压力计算)变送器型号,以确保准确测量并密切监视除雾器差压。除雾器冲洗门应设置在检修平台上,高度适中,便于检修和维护;除雾器层和GGH 层最好设置有手动冲洗水活接头,便于定期检查后手动冲洗;优化人孔门设计,使其便于开关并密封良好。1.3.2安装方面 安装牢固可靠,不松动;除雾器间隙均匀,不滑动,限位条全部安装到位;31 喷嘴位置应根据具体情况进行调整,喷嘴分布均匀,能覆盖整个除雾器,不能直接对着大梁和塔壁。除雾器冲洗门安装位置应考虑便于检修和维护,执行机构要有防雨措施,防止进水损坏。1.3.3运行方面 运行人员应密切监视除雾器的冲洗压力、流量、差压等参数。熟记并记录好脱硫系统初次启动时或正常运行时的参数和数据,发生变化时一定要及时分析和查找原因。每隔6 个月(最好是3 个月)必须进行除雾器检查,视具体情况手动冲洗干净;检查脱硫装置其他管道冲洗门内漏情况,并及时处理;防止其他水进入系统,确保系统运行时水平衡。322.除雾器的热变形坍塌实例：连州电厂一期工程2台125 MW燃煤机组，设计煤种为当地高硫无烟煤。为满足环保要求，2台机组共用一套奥地利能源公司提供的湿法烟气脱硫(FGD)装置。2002-08-28，有关人员对运行近2年的FGD系统进行了全面检查，发现吸收塔内除雾器，特别是上层的大部分都不同程度地遭到损坏。2.1原因分析 该厂除雾器采用聚丙烯材料制成，其最高耐温为120，正常运行情况下，FGD系统入口的烟气温度为145左右，经过喷淋管后，流经除雾器的烟气温度为50上下，不会对其造成任何损坏。实际运行中，最易发生FGD失电事故。运行记录表明，在2002-08-28之前发生4次失电。按设计，此时FGD旁路烟道挡板应动作，使烟气走旁路，但是4次之中没有一次正确动作。因为从运行值班室至尾部烟道的路程很长，加之旁路烟道档板手动打开又需几分钟的时间，这就使高温烟气进入吸收塔，每次流经吸收塔的时间可达1015 min，造成吸收塔内的除雾器严重损坏，并且对系统中的其它设施如防腐衬胶、涂层、喷淋层等也有很大伤害。2.2改进措施 为防止热烟气对FGD系统设备的损害，有的电厂在FGD入口烟道处加装一排冲洗水喷嘴，这是可行的。而连州电厂采用了更简单的方法，即将入口烟气档板、出口烟气档板及2个旁路档板的电源由FGD系统380V开关柜改到主厂房380V工作段或公用段。这样一来，即使FGD系统完全失电，烟气档板仍然可正常操作，旁路档板可在47s全部打开，保证热烟气通过，从而保护了FGD系统内的防腐衬胶、磷片涂层、除雾器等其它吸收塔内部设备。